電子課程設(shè)計--12v對稱穩(wěn)壓電源設(shè)計

1、<p>　　電子課程設(shè)計成果 </p><p>　　學(xué)院： 電子信息工程學(xué)院 班 級</p><p>　　學(xué)生姓名： 學(xué) 號： </p><p>　　設(shè)計地點(diǎn)（單位）： </p><p>　　設(shè)計題目： ±12V對稱穩(wěn)壓電源

2、設(shè)計 </p><p>　　完成日期： 2016年6月23日 </p><p>　　指導(dǎo)教師評語: ________________________________________________ </p><p>　　_______________________________________________

3、___________________________________________________________________________________</p><p>　　___________________________</p><p>　　成績(五級記分制): </p><p>　　

4、教師簽名: </p><p>　　±12V對稱穩(wěn)壓電源設(shè)計</p><p><b>　　設(shè)計任務(wù)與要求</b></p><p>　　設(shè)計一個±12V對稱穩(wěn)壓電源，實(shí)現(xiàn)其基本功能。要求輸入220V,50Hz的交流電，輸出為±12V的對稱穩(wěn)壓直流電，完成實(shí)際電路制作

5、，測試相關(guān)電路參數(shù)，進(jìn)一步掌握其基本原理。</p><p><b>　　方案設(shè)計與論證</b></p><p>　　此設(shè)計要求設(shè)計一個雙路輸出12V穩(wěn)壓電源，該電源包含以下幾個部分：變壓器、整流橋、濾波電路、穩(wěn)壓電路、高頻噪聲靜躁電路。</p><p>　　以上各部分的作用如下：</p><p>　　變壓器：變壓器是將2

6、20V 50Hz的交流電壓變換成整流電路所需要的交流電壓。</p><p>　　整流橋：整流橋的作用是將交流電變成直流電，完成這一任務(wù)主要是靠整流二極管的單向?qū)ㄗ饔谩?lt;/p><p>　　濾波電路：濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗原件組成。</p><p>　　穩(wěn)壓電路：將輸出電壓保持在一個穩(wěn)定的數(shù)值。</p><p>　　

7、高頻噪聲靜躁電路：濾除電路中出現(xiàn)的高頻噪聲。</p><p>　　方案一：±12V對稱穩(wěn)壓電源設(shè)計由輸入、變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓、去噪聲、輸出幾部分組成 。輸入為220V 50Hz的正弦交流電，我們采用W7812和W7912三端集成穩(wěn)壓器組成的正、負(fù)雙向直流電可以滿足輸出電壓為±12V的要求。整流電路采用的是單相橋式整流電路。濾波電路可以采用四個1N4007二極管來進(jìn)行濾波。電源變壓器要為后面

8、的穩(wěn)壓電源部分W7812和W7912提供電源，所以選用220V 50Hz雙12V的變壓器。由于濾波電容C的容量比較大，本身就存在較大的等效電感，對于引入的各種高頻干擾的抑制能力很差。為了解決這個問題，在電容C兩端并聯(lián)一只小容量的電容就可以有效的抑制高頻干擾。</p><p>　　方案二：晶體管串聯(lián)型±12V對稱穩(wěn)壓電源電路主要元件包括：晶體三極管、限流電阻、穩(wěn)壓二極管、以及濾波電容。令限流電阻與穩(wěn)壓二極

9、管串聯(lián)，并聯(lián)在電源與地之間，便可以在穩(wěn)壓二極管上得到穩(wěn)定的電壓。之后由NPN型三極管射極輸出、集極接電源輸入，穩(wěn)壓二極管接基極。由于發(fā)射極與基極PN結(jié)間電壓固定，因此電路的輸出電壓等于穩(wěn)壓二極管的電壓與PN結(jié)電壓之和。</p><p>　　經(jīng)過比較，我們選用方案一，因?yàn)榉桨敢怀杀镜?，制作簡單，同時也能穩(wěn)定輸出我們所需的±12V電壓。</p><p>　　三、單元電路設(shè)計與參數(shù)計算

10、</p><p>　　1.變壓器：電源變壓器的作用是將電網(wǎng)220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電，變壓器副邊與原邊的功率之比為P2/P1=n，式中n 是變壓器效率。根據(jù)電路要求，我們選擇了±12V 30W的變壓器。</p><p>　　2.整流電路：在穩(wěn)壓電源中一般用四個二極管組成橋式整流電路，整流電路的作用是將交流電壓U2變換成脈動的直流電壓U3。濾波電路一般由電容

11、組成，其作用是把脈動直流電壓U3中大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓U1.U1與交流電U2的有效值U2的關(guān)系為：</p><p>　　U1=（1.1~1.2）U2</p><p>　　在整流電路中，每只二極管所承受的最大反向電壓為：</p><p><b>　　URM=U2</b></p><p>　　流過每只二

12、極管的平均電流為：</p><p>　　ID=IR/2=0.45U2/R</p><p>　　其中，R為整流濾波電路的負(fù)載電阻，它為電容C提供放電通路，放電時間常數(shù)RC應(yīng)該滿足：</p><p>　　RC>（3~5）T/2</p><p>　　其中，T=200ms是50Hz交流電的周期。</p><p>　　3.

13、濾波電路：經(jīng)過整流后的電路仍然含有較多的交流部分，所以我們要經(jīng)過濾波電路的處理。濾波電路采用的是電容濾波電路，所選用的電容是耐壓值為25V、容量為1000uF的電解電容和耐高溫、穩(wěn)定性強(qiáng)的0.1uF的獨(dú)石電容。</p><p>　　濾波電容的選擇：RC=（3~5）</p><p>　　一般選擇幾十至幾千微法的電解電容，耐壓>1.1U2</p><p>　　4.

14、穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，三端集成穩(wěn)壓器和電壓可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器，開關(guān)式穩(wěn)壓電路（電源效率可調(diào)高）。本設(shè)計采用三端集成穩(wěn)壓器</p><p><b>　　三端集成穩(wěn)壓器：</b></p><p>　　W78××系列——輸出正電壓</p><p>　　W79××系列——輸出負(fù)電壓</p>&

15、lt;p>　　××表示輸出電壓值，本設(shè)計中采用7812和7912穩(wěn)壓器。</p><p>　　在它的基本應(yīng)用電路中要注意：</p><p>　?、伲思煞€(wěn)壓器輸入、輸出電壓差為2~3V</p><p>　?、?C3、C4、C7、Ｃ８用來實(shí)現(xiàn)頻率補(bǔ)償，防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生高頻自激和抑制電路引入的高頻干擾。取電容＜=1uF。</p>

16、<p>　?、?C5是電解電容，用來減小穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾。</p><p>　　四、總原理圖和元件清單</p><p><b>　　1.總原理圖</b></p><p><b>　　2.元件清單</b></p><p><b>　　五、安裝與調(diào)試</

17、b></p><p>　　按照電路圖連接好電路后，用萬用表進(jìn)行測試。</p><p>　　1.靜態(tài)調(diào)試：輸入為220V 50Hz，輸出應(yīng)該為±12V。</p><p>　　2.動態(tài)調(diào)試：通電后，用萬用表測試輸出電壓分別為+12.11V和-12.27V。</p><p><b>　　六、性能測試分析</b>

18、</p><p>　　1.在protues中進(jìn)行分步仿真，并在實(shí)驗(yàn)室實(shí)際測量，觀測輸出波形。</p><p>　　(1).變壓部分：變壓器接交流電，輸出接示波器，觀測波形。</p><p>　　仿真時，這個部分沒有誤差，輸入為220V 50Hz，輸出為±12V，50Hz（如上圖）。而實(shí)際電路中測量波形也相同（如下圖）。</p><p&g

19、t;<b>　　(2).整流部分</b></p><p>　　仿真時，這部分沒有誤差（如上圖）。同理，在實(shí)驗(yàn)室測量波形也相同，僅有少許干擾（如下圖）。</p><p><b>　　(3).濾波部分</b></p><p>　　在protues中仿真時可以看出波形中已經(jīng)很平滑（如上圖），而在實(shí)驗(yàn)室測量實(shí)際電路時波形也很平穩(wěn)（

20、如下圖）。</p><p><b>　　(4).穩(wěn)壓部分</b></p><p>　　在仿真時，輸出電壓已經(jīng)是直流了，很平穩(wěn)（如上圖），實(shí)驗(yàn)室測試波形也如此（如下圖）。</p><p><b>　　2.測試性能指標(biāo)</b></p><p>　　穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)分為兩種：一種是特性指標(biāo)，包括輸入電壓

21、、輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等；另一種是質(zhì)量指標(biāo)，用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數(shù)，輸出電阻，紋波電壓及溫度系數(shù)。本設(shè)計中，我們主要測試其穩(wěn)壓系數(shù)S、輸出電阻R0和紋波電壓。</p><p>　　(1).測量穩(wěn)壓系數(shù)S</p><p>　　穩(wěn)壓系數(shù)定義為：當(dāng)負(fù)載保持不變時，輸出電壓相對變化量與輸入電壓相對變化量之比。穩(wěn)壓系數(shù)反映電網(wǎng)波動時對穩(wěn)壓電路的影響，越小越好。在

22、protues中改變輸入電壓，使輸入到變壓器的交流電壓分別為220V±10%，測量穩(wěn)壓電源的輸出電壓，根據(jù)公式計算穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓系數(shù)S。在這里，我選用330Ω的電阻作為負(fù)載。</p><p><b>　　仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：</b></p><p>　　(2).測量輸出電阻R0</p><p>　　輸出電阻R0定義為：當(dāng)穩(wěn)壓電路輸入電壓

23、保持不變時，由于負(fù)載變化而引起的輸出電壓變化之比與輸出電流變化之比。輸出電阻反映穩(wěn)壓電路受負(fù)載變化的影響，越小越好。在仿真時我分別選用50Ω和100Ω電阻來作為負(fù)載。</p><p><b>　　仿真數(shù)據(jù)如下</b></p><p><b>　　實(shí)際測量數(shù)據(jù)如下</b></p><p><b>　　(3).紋波電

24、壓</b></p><p>　　所謂紋波電壓，是指在額定負(fù)載條件下，輸出電壓中所含交流分量的有效值或峰值。經(jīng)過穩(wěn)壓作用，可以使整流濾波后的紋波電壓大大降低，降低的倍數(shù)反比于穩(wěn)壓系數(shù)S。測量紋波電壓可以先用示波器將整個波形捕獲，然后將關(guān)心的紋波部分放大來測量。</p><p>　　Protues中仿真數(shù)據(jù)如下，我們采用100Ω電阻作為負(fù)載。</p><p>

25、;<b>　　(4).實(shí)測數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　七、結(jié)論與心得</b></p><p>　　經(jīng)過了兩個星期的努力，終于完成了±12V對稱穩(wěn)壓電源的設(shè)計制作。剛開始時，選題就花了一整天。由于是第一次做課程設(shè)計，總是擔(dān)心所選的課題太難，擔(dān)心自己水平不足，做不出作品。然而，當(dāng)我真正選好這個課題，并嘗試去制作時，發(fā)現(xiàn)它并沒有

26、想象中的那么難。我們在大二時就已經(jīng)學(xué)過了模電，在那本書上的第十章就有關(guān)于直流穩(wěn)壓電流源制作的介紹，同時，我們在上模電實(shí)驗(yàn)課時，也做過直流穩(wěn)壓電源的實(shí)驗(yàn)。并且，我們這學(xué)期也在學(xué)習(xí)數(shù)電。其實(shí)，我剛開始的擔(dān)心是多余的，有了我們之前學(xué)習(xí)模電、數(shù)電的基礎(chǔ)，我完全可以獨(dú)立完成±12V對稱穩(wěn)壓電源的設(shè)計與制作，它無非就是在我們之前學(xué)的基礎(chǔ)上有了一些加深而已。在制作過程中，我先從仿真開始，這一過程也讓我對protues這個軟件有了更深一步的了

27、解。仿真也花了我?guī)滋鞎r間，但最后我通過查閱資料，也終于順利的完成了仿真。我的仿真圖給xx老師看過后，xx老師也確認(rèn)沒有問題，可以動手制作了。由于有了之前的仿真設(shè)計，我在實(shí)際焊接制作時，也沒有犯錯，所有的連線都是按仿真圖里面來接的。焊接好后，經(jīng)過測試，它的輸出電壓也在±12V左右，表明我的設(shè)計成功完成了。兩周的課程設(shè)計讓我明白，只有熟練的掌握理</p><p><b>　　八、參考文獻(xiàn)</

28、b></p><p>　　童詩白、華成英.《模擬電子技術(shù)》（第四版）.高等教育出版社.2006</p><p>　　李雪梅、童強(qiáng)、何光普.《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與綜合設(shè)計》.西安電子科技大學(xué)出版社.2015</p><p>　　康華光.《電子技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字部分》（第六版）.高等教育出版社.2014</p><p>　　楊欣、胡文錦、張延